突破“卡脖子”关键核心技术

　　——自然资源部高纯石英资源开发利用工程技术创新中心揭牌

　　◎  本报记者 刘艾瑛

　　7月5日，自然资源部高纯石英资源开发利用工程技术创新中心在中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所揭牌。成立创新中心，旨在集聚力量突破高纯石英资源技术壁垒，确保我国战略性新兴产业关键资源材料安全供给。

揭牌仪式

　　二氧化硅中的“大熊猫”

　　虽然石英在自然界中分布广泛，但纯度很高的高纯石英却很稀少，主要应用于半导体芯片、太阳能光伏、光纤通信、航空航天、精密光学和特种玻璃等高新技术产业，是发展高新技术产业不可缺少且无法替代的重要功能性材料。4N8级及以上高端高纯石英产品，我国则主要从国外高价进口。

　　高纯石英的稀缺性主要体现在全球高纯石英原料矿床极为稀缺，且部分矿床储量有限，提纯技术研发壁垒高等方面。有资料显示，全球可加工4N5级及以上质量的高纯石英矿床极为稀少、分布不均，主要分布于美国、挪威、俄罗斯、澳大利亚、印度等国家。目前全球开发利用的高纯石英矿床类型主要包括花岗伟晶岩型、热液脉型以及水晶等，其中美国花岗伟晶岩型石英资源品质好、规模大，约占全球已发现高纯石英资源总量的90%。由于全球石英矿杂质存在差异，需要不同的技术解决不同矿源的提纯问题。石英砂中部分杂质可通过磁选、酸洗等方式降低，但如果存在较多晶格杂质及微小矿物包裹体、气液包裹体等杂质，去除这些杂质是提纯技术的难点，同时要实现产业化，还要在去除气液包裹体的基础上再降低成本，更是难上加难，这也是提纯研发技术壁垒高的原因所在，所以高纯石英的高端产品堪称二氧化硅中的“大熊猫”。

　　“产学研用”相结合

　　自然资源部高纯石英资源开发利用工程技术创新中心依托郑州综合利用所建设运行，联合中国矿业大学（北京）、连云港福东正佑照明电器有限公司共同建设。

　　该中心的定位是围绕高纯石英资源地质找矿、提纯评价、材料制备等领域，聚焦高纯石英开发利用技术创新和工程化研发，开展高纯石英原料快速识别筛选、地质找矿、除杂提纯、高纯高端材料研发，集聚力量进行原创性引领性科技攻关，在高纯石英资源地质找矿、深度提纯、材料应用等方面攻克关键技术，突破低流体包裹体原料选择、杂质靶向去除等“卡脖子”问题，并发展成为高纯石英开发利用新技术推广、新材料应用、新设备验证等系列成果辐射源和孵化器。同时构建石英资源、矿物基因、高端材料三位一体的综合评价体系，形成适合我国高纯石英资源找矿、提纯加工、分析检测、质量评价的标准体系，建立不同行业用高纯石英砂产品质量标准及配套的分析测试标准，开展开发利用工程化应用和产业化示范，助推我国高纯石英原料国产替代，提升我国高纯石英资源开发利用能力，支撑战略性新兴产业关键资源材料安全供给。

　　该中心自2022年8月获自然资源部批准建设以来，充分依托高校、科研院所、行业龙头企业的学科优势和科研资源，“产学研用”相结合，强强联合、优势集成，协同开展关键技术攻关、成果转化和技术服务，统筹资源链、创新链和产业链协同发展。

　　研发取得显著进展

　　该中心获批至今虽然建设时间不足一年，但已经取得积极成效和显著进展。

　　高纯石英地质找矿取得新突破，有力保障国家能源资源安全。中心瞄准资源规模大、品质稳定的伟晶岩型高纯石英资源，开展成矿地质条件和典型矿床成矿规律研究，总结形成“构造特征+矿物组合+石英标型”野外找矿标志，初步建立了伟晶岩型高纯石英资源找矿方法；在全国各地提取1200多个样本，新发现可制备4N级以上高纯石英矿点26处，提交4N5级及以上高纯石英矿产地2处。

　　开创性建立全链条调查评价体系，实现资源精准调查评价。开创性地建立国内唯一的高纯石英“成矿远景区预测-调查区圈定-样品精准采集-预处理-选矿深度除杂-化学深度提纯-产品检测分析”的全链条调查评价体系，实现了高纯石英资源潜力精准评价，形成高纯石英原料识别筛选、高纯石英原料高纯化评价、流体包裹体识别与评价、石英粒度调控、痕量杂质元素检测、产品质量等级评价等系列专利技术，建立了高纯石英产品分析测试平台，编制完成《高纯石英用硅质原料综合利用评价工作指南》行业标准送审稿，为高纯石英资源利用评价提供指导。

　　研发杂质定向去除“杀手锏”技术，实现4N8级高纯石英重大突破。鉴于高纯石英中杂质元素含量及分布决定着高纯石英的应用性能和产品方案，该中心在研究杂质赋存状态与提纯工艺的关系基础上，利用新疆阿尔泰地区优选样品BY7-5伟晶岩型高纯石英进行深度提纯，形成了高纯石英中Ca等杂质元素定向去除技术，高纯石英产品纯度达到99.9983%，且Al、Ti、Ca、K、Na、Li等6种关键杂质元素含量符合高纯石英坩埚材料要求，这是首次利用国内伟晶岩型石英资源成功制备出4N8级以上高纯石英砂产品，是实现高端高纯石英国产化替代迈出的关键一步。